¿Es posible estar en más de un sitio al mismo tiempo? Esta pregunta invoca de manera casi inevitable una respuesta en forma de otra pregunta: ¿Se ha visto algo o a alguien estar en más de un lugar a la vez? No. Esta obviedad ya parece concluyente, y sería razonable ignorar cualquier indagación que se quiera seguir haciendo al respecto. Nuestra experiencia nos ha enseñado que algo así es imposible, tan solo es un ejercicio de imaginación del que se puede llegar a extraer una premisa interesante para una historia de ciencia ficción – nada que tenga que ver con la realidad.
Atrevámonos, a pesar de ello, a ejercitar nuestra imaginación.
¿Qué es ‘la nada’?
Comencemos nuestro experimento mental con otra pregunta: ¿Qué es ‘la nada’? A simple vista, esta pregunta parece tener una respuesta tan trivial como la que nos ocupa. Permítanme asegurarles que no es ni por asomo tan evidente como se pueda uno imaginar.
No sería descabellado conceder que, para mucha gente, el vacío es lo que constituye la nada, i.e. la ausencia de cualquier tipo de materia en un determinado espacio, incluidos gases y partículas subatómicas. Siguiendo la lógica de Einstein, la ausencia de materia impide la presencia de energía – esto se conoce gracias a su más que conocida teoría, en la que demuestra que una determinada cantidad de energía es directamente proporcional a una determinada cantidad de materia multiplicada por velocidad de la luz al cuadrado:
E=mc2
Sin embargo, el vacío no existe. Tal y como nos enseñó Paul Dirac, por cada partícula en el universo existe una antipartícula, ambas con el mismo tamaño y masa, pero con polarización opuesta, e.g.: un positrón y un electrón. Cuando una partícula y una antipartícula se encuentran, estas se aniquilan. Dichas partículas se generan de la nada, pero se destruyen la una a la otra prácticamente de manera instantánea, respetando de ese modo la primera ley de la termodinámica. ¿Qué ocurre cuando un electrón se encuentra en el camino de esta pareja partícula-antipartícula? Cabe la posibilidad de que, antes de que estas tengan tiempo de neutralizarse, nuestro primer electrón interactúe con el ‘recién nacido’ positrón y ambos se aniquilen, dejando al electrón salido de la pareja electrón-positrón libre (Krauss, 2012, p. 64); se ha creado materia de la nada. Esto está ocurriendo ahora mismo, a lo largo y ancho del espacio en el que se encuentra mientras lee este artículo.
La nada no existe y, a su vez, se encuentra en todas partes.
Todo a la vez
Gracias al físico alemán Werner Heisenberg, sabemos que no es posible conocer con exactitud la posición y el momento de cualquier partícula subatómica de manera simultánea – cuanto más seguro se está del lugar que ocupa, más incertidumbre se genera sobre el momento con el que se mueve; si el momento de una partícula se conoce de manera exacta, su posición es completamente incierta (Penrose, 1989, p. 321).
Esto ocurre siempre y cuando se interactúe con la partícula en cuestión, viz., cuando se realiza una medición sobre la misma, ya sea para conocer su posición o momento. ¿Qué sucede cuando no se interacciona con esta partícula subatómica? En este caso, su posición y momento se encuentran en una superposición de posibilidades denominada función de onda (Carroll, 2022, p.84).
Para visualizar este concepto, olvídese de la ubicua – e incorrecta – imagen del átomo presente en libros de texto de física y química. Imagínese una nube con un puntito en el centro – siendo el punto el núcleo del átomo, y la nube que lo rodea el espacio por el cual sus electrones pueden moverse. Mientras no se intente realizar una medición para conocer la posición, el momento (o el spin) de uno de sus electrones, se considera que estos se encuentran en una superposición de momentos, posiciones y spins que ocupan de manera simultánea cada lugar posible dentro del espacio de la ‘nube’ – a esto se le llama espacio Hilbert. El electrón se encuentra en todas partes, con todos sus posibles momentos y spin al mismo tiempo; este posee una amplitud (número complejo) por cada posible resultado que se pueda obtener tras realizar una medición. El cuadrado de esta amplitud nos da la probabilidad de encontrar este electrón en un determinado estado cuando este quiera conocerse (Carroll, 2022, p. 93). Una vez que se intenta obtener información sobre el estado (posición, momento, spin) en el que se encuentra el electrón, esta función de onda colapsa, y el incierto mundo de probabilidades y amplitudes desaparece.
Paso a lo macroscópico
Por suerte para nosotros, las partículas subatómicas interactúan de manera constante las unas con las otras, lo que hace que su función de onda colapse y se estas vayan acumulando para finalmente dar forma a cosas tan complejas como un árbol, un gato, o un homo sapiens que decide escribir un artículo sobre mecánica cuántica.
Sería comprensible que el lector concluya que no es posible (al menos no para un humano) encontrarse en más de un lugar al mismo tiempo después de todo. Me gustaría que, si esta es la conclusión a la que usted ha llegado, no permitiese que su experiencia le incite a precipitarse.
Imaginémonos la función de onda de un electrón con superposición de spin ‘arriba’ y spin ‘abajo’. Cuando realizamos una medición y encontramos que el electrón se encuentra con spin ‘arriba’, el spin ‘abajo’ pasa a formar parte de una nueva rama dentro de esa función de onda; donde había un electrón con spin ‘arriba’ y ‘abajo’ superpuestos, ahora nos encontramos con un electrón ‘arriba’ y otro electrón ‘abajo’ – la diferencia se encuentra en que uno de ellos ‘se queda’ con nosotros al medirlo, mientras que el otro pasa a formar parte de una dimensión diferente (Carroll, 2022, p. 138).
Usted está formado por trillones de átomos, los cuales contienen un número ingente de partículas subatómicas. Estas partículas interactúan entre ellas constantemente – siendo esto lo que le permite existir – y, al hacerlo, su superposición de spin se divide, uno ‘se queda’ con usted mientras que para el otro se abre una nueva rama dentro de su función de onda. En la nueva rama, esta partícula se encuentra también en una superposición de spins, la cual se vuelve a dividir en spin ‘arriba’ y ‘abajo’ una vez interactúe con su medio, abriendo una nueva dimensión. Y así, ad infinitum.
Se le dio al descubrimiento del físico Hugh Everett III el nombre de Many Worlds (Interpretación de muchos mundos). Cada vez que una de las partículas que nos constituyen interactúa con otra, su función de onda colapsa y se abre un nuevo ‘mundo’, en otra dimensión, para la partícula con el spin que quedó sin participar.
Cada vez que esto ocurre tanto usted como yo nos vamos con ella y, al mismo tiempo, nos quedamos con la otra.
Referencias
Carrol, S. (2022) Something Deeply Hidden. London: Oneworld Publications.
Feynmann, R. P. (1988) Electrodinámica cuántica. Madrid: Alianza Editorial.
Krauss, L. M. (2012) A Universe from Nothing. London: Simon & Schuster UK Ltd.
Penrose, R. (1989) The Emperor’s New Mind. Oxford: Oxford University Press.
[1] Momento angular que caracteriza a diferentes tipos de partículas subatómicas.
